uabooks.top

Все материальные тела притягиваются к Земле. Тела одинаковой массы одинаково притягиваются к Земле, потому это свойство используют при измерении массы.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ ТЕЛА

Массу тела обозначают буквой m и определяют с помощью рычажных весов. Весы (рис. 19.2) состоят из коромысла, которое может свободно вращаться вокруг оси, находящейся посредине и закрепленной на вертикально размещенной опоре. К концам коромысла подвешены две чаши весов, которые перед взвешиванием должны занимать горизонтальное положение, то есть находиться в равновесии.

На одну чашу весов кладут тело, массу которого хотят определить, а на другую - разновесы (рис. 19.3), масса которых известна. Разновесы подбирают так, чтобы возобновилось равновесие весов. Суммарная масса всех разновесов равняется искомой массе тела.

В качестве эталона массы сначала взяли массу 1 литра (1 л) дистиллированной воды при температуре 4°С. Это вода, очищенная от солей и пылинок, ее используют в аптеках при изготовлении лекарств, доливают в автомобильный аккумулятор. Сейчас эталоном массы является цилиндр (высота 39 мм, диаметр 39 мм) из платиново-иридиевого сплава (90% платины, 10% иридия). Это - 1 кг

(килограмм) - основная единица массы в СИ. Разновесы, которые используются при определении массы, - копии эталона. Используют как большие, так и меньшие, чем 1 кг, единицы массы (табл. 19.1).

Таблица 19.1

Соотношение между единицами массы

Таблица 19.2

Массы некоторых тел

АТОМНАЯ ЕДИНИЦА МАССЫ

В атомной физике используют атомную единицу массы (а. е. м.). 1 а. е. м. равняется

части массы атома Карбона. Обозначение химического элемента Кар

бона - С (Carbon).

Массы протона и нейтрона приблизительно равняются 1 а. е. м. Масса атома Гидрогена - 1 а. е. м., Карбона - 12 а. е. м., Урана - 238 а. е. м. Масса электрона в 1836 раз меньше, чем масса протона.

ПЛОТНОСТЬ ВЕЩЕСТВА

Плотность вещества - это масса единицы объема этого вещества. Обозначим объем буквой V, а массу некоторого количества однородного вещества -т. Их отношение назовем плотностью и обозначим греческой буквой ρ (читается «ро»). Тогда формула плотности будет такой:

(19.1)

Чаще всего используют такие единицы плотности: кг/м³ та г/см³.

ПРИМЕР 19.1

Масса одного литра воды приблизительно равняется 1 кг, это значит, что плотность воды равняется 1кг/л. Поскольку литр - это 1000 см³, а

Зная плотность вещества, из которого состоит тело, и объем этого тела, можно найти его массу:

(19.2)

ПЛОТНОСТЬ ТЕЛА

Тело может иметь полости, то есть не быть сплошным, или состоять из веществ разной плотности. В этом случае можно определить среднюю плотность тела, разделив всю массу тела на весь объем. Так плотность корабля, корпус которого сделан из стали, меньше плотности воды (иначе он бы не плавал), потому что внутри много пустот.

Чтобы получить плотности веществ в кг/м³, нужно данные, приведенные в таблице 19.3, умножить на 1000. Например, плотность льда: 0,9 г/см³ = 900 кг/м³.

Таблица 7 9.3

Плотности некоторых веществ в твердом, жидком и газообразном состояниях (кг/дм³ или г/см³)

ЭТО ИНТЕРЕСНО

Твердые тела и жидкости очень трудно сжать, потому их плотность мало изменяется. Плотность же газов в значительной степени зависит от давления и температуры. В XIX в. некоторые газы удалось превратить в жидкости с помощью сжатия. А вот водород и гелий никак не поддавались сжижению, хотя их сжимали до плотности, превышающей плотность воды.

ОПЫТ 19.1

Определите опытным путем плотность листа бумаги формата А4. Сравните полученный результат с данными, указанными на обертке данной пачки бумаги.

ОПЫТ 19.2

Определите массу своего тела и по ней вычислите свой объем.

ТЕМА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

19.1. С помощью атомно-молекулярной теории попробуйте объяснить, почему плотности разных твердых веществ различаются между собой.

19.2. Введите величину, которая показывает, какой объем приходится на единицу массы, и запишите формулу для ее расчета.

19.3. Постройте график зависимости плотности воды от температуры, используя данные из таблицы 19.3. Найдите в справочниках плотность воды в промежутке температуры от 0°С до 4°С и по этим данным постройте график.

КРАТКИЕ ИТОГИ

Массу тела определяют на рычажных весах и измеряют в СИ в кг.

Массу единицы объема вещества называют плотностью. Плотность

определяют по формуле

ТВОРЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

19.1. Изготовьте устройство, плотность которого можно изменять: от значения, меньшего плотности воды, до значения, большего плотности воды. Внешний объем устройства при этом изменяться не должен.

УПРАЖНЕНИЕ 19

1. С помощью какого прибора определяют массу тел?

2. Какую единицу массы используют в СИ?

3. Найдите в таблице 19.3 вещества с наибольшей и наименьшей плотностью.

4. Как держатся на воде военные крейсеры, изготовленные из стали?

5. Сравните массы электрона, протона и нейтрона.

6. Сравните плотности платины и иридия. Объясните физический смысл плотностей этих материалов.

7. Какую массу имеет: а) 1 м³; б) 1 см³; в) 1 дм³ и г) 1 мл воды?

8. Плотность железа равняется 7,87 г/см³. а) Что означает это число? б) Какова плотность железа в кг/м³? в) Почему плотность железа в центре Земли значительно больше (=10 г/см³), чем на поверхности?

9. Почему плотность человеческого тела мало отличается от плотности воды?

10. Определите массу золотого слитка объемом 3,4 см³.

11. Что имеет большую плотность: одно зерно или горсть зерна?

12. Что имеет большую плотность: атом или атомное ядро?

13. Какова масса сплошной железной конструкции объемом 6 м³?

14. Какую приблизительно плотность имеет платиново-иридиевый сплав?

15. Свинцовая и железная пули имеют одинаковый объем. Масса какой пули больше?

16. Стеклянный и медный кубики имеют одинаковую массу. Объем какого тела больше?

17. Медный и алюминиевый стержни одинакового диаметра имеют одинаковую массу. Какой из них длиннее?

18. Сможете ли вы поднять пробковый куб, длина стороны которого равняется 1 м?

19. Назовите две возможных причины, по которым плотность стали больше плотности алюминия.

20. Один литр некоторой жидкости имеет массу 830 г. а) Какова плотность жидкости? б) Что это за жидкость?

21. Масса сплошного алюминиевого куба 2,7 кг. а) Каков объем куба? б) Какова площадь поверхности куба? в) Какой станет масса куба, если все его размеры уменьшить вдвое??

22. Почему плотность веществ в твердом и жидком состоянии практически не зависит от внешнего давления?

23. Оцените массу воздуха в вашей комнате и сравните ее с вашей собственной массой.

24. Сплав золота и серебра имеет массу 131,4 г и объем 10 см³. Какую массу золота он содержит? р_д = 19300 кг/м³, р_с = 10,5 г/см³.

25. Как можно найти толщину тонкой пластинки прямоугольной формы, если есть весы и известны длина и ширина этой пластинки?

 

Это материал учебника Физика за 7 класс Пшеничка